36年的徵程:旅行者1號深空軌跡回憶錄

2021-01-09 快科技

「這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代,進入你們的時代。」

這是「旅行者1號」攜帶的鍍金唱片上,由時任美國總統卡特向太空發出的問候語。

北京時間2013年9月13日凌晨2:00,NASA通過新聞發布會正式確認,旅行者1號已經飛出太陽系,進入星際空間。它是歷史上首次進入星際空間的人造飛行器。

 

「旅行者」該項目負責人愛德華·斯通相當激動:「這個成就如同人類第一次完成環球航行,或者第一次踏足月球表面一樣。

「旅行者1號」於1977年9月5日發射,在經歷長達36年零7天的漫長旅行之後,終於脫離了太陽系,飛向更加深邃的深層空間,這是人類之前從未涉足的領域。一旦飛出太陽系,人類便可藉助「旅行者1」號的眼睛首次從太陽系外觀察地球。

176年一遇的發射

「旅行者1號」在1977年9月5日於NASA佛羅裡達州卡納維拉爾角基地發射升空,搭載它的是一枚泰坦3號E半人馬座火箭。

這次任務經過精心策劃,NASA特別選擇了176年一遇的行星幾何排列時機進行發射,這意味著旅行者1號只需要極其少量燃料用作航道修正,其餘時間均可以藉助各個行星的引力加速,以一艘飛船就能造訪四顆氣體行星:木星、土星、天王星及海王星。

旅行者1號和2號就是為此而設計,它們的發射時間經過計算,以便充分利用這次機會。拜這次機會所賜,兩艘飛船隻需要用上12年的時間就能造訪四個行星,而非一般的30年時間。

造訪木星:第一次發現行星環

1979年1月,旅行者1號抵達木星軌道,開始對木星進行拍攝。1979年3月5日,它獲得最佳拍攝時機,離木星只有349000公裡。旅行者1號搭載了當時最好的攝像機和鏡頭,在近距離對木星進行了大量拍攝。

48小時內,木星的衛星、環、磁場以及輻射帶高解析度照片盡收眼底。這也是人類第一次對木星進行高解析度解讀。整個拍攝過程在同年4月完成。


旅行者1號拍攝的木星光環,比地球上其它任何望遠鏡拍攝的照片都要清晰

旅行者1號和2號對木星及其衛星作出了不少重要發現,像它的衛星、輻射帶以及發現木星竟有前所未見的行星環。最令人驚訝的是在木衛一上發現了火山活動——這是在地球上從未觀察到的。


著名的木星大紅斑,旅行者1號拍攝於1979年


木衛三,木衛三是太陽系中最大的衛星,表面遍布邊緣清晰隕石坑

造訪土星:首次觀測到土衛六大氣層

在順利地藉助了木星的引力後,旅行者1號繼續朝土星的方向進發。1980年11月,旅行者1號掠過土星,11月12日最接近土星,距離土星最高雲層124000公裡以內。如此近距離的觀測讓旅行者1號又有了驚人發現。它探測到了土星環的複雜結構,並對土星的衛星土衛六上的大氣層進行了觀測,結果發現土衛六擁有濃密的大氣層,且成分相當複雜。

控制人員最終決定讓旅行者1號駛近土衛六進行研究,並隨之終止了它繼續探訪其餘兩顆行星,造訪天王星和海王星的任務只得交予旅行者2號。

旅行者1號飛船抵達土星系後拍攝了很多令人驚嘆的照片,這顆氣態巨行星擁有美麗的光環系統。上面照片是在旅行者1號飛船行將離開土星時拍攝的。

這張照片可以看到土星的兩顆小衛星土衛三(上方)和土衛四(下方)和土星巨大的光環系統。

回望來路:你好地球

目標是銀河系中心的旅行者1號偶爾也有自己的閒暇時光。1990年,NASA指令旅行者1號飛船調轉鏡頭,面朝即將告別的太陽系拍下了這些照片:

將照片拼接起來,合成了迄今僅有的一張以外部視角觀察太陽系的全家福照片。在旅行者1號當時的位置上,太陽系中的大行星都成了一個個暗淡的光點,其中地球和金星甚至還佔不滿一個像素。

旅行者1號1990年拍攝的著名照片——回望地球,在數十億公裡外看來,地球變成一個微小的點,出現在一條彩色射線帶中。

電力供應只能持續到2020年

靠近土衛六的決定使旅行者1號受到了額外引力影響,最終離開了黃道,終止它的探索行星任務,NASA轉而為其安排了「星際探索任務」,即飛出太陽系,進軍深層空間。

科學家估計,旅行者1號的電池能提供足夠電力至2020年。從2007年開始,儀器逐一因電力有限而停止運作;到2020年,開始關閉科學儀器;2025年以後,預計將沒有足夠電力供應任何單一的儀器。

由於旅行者1號臨時改變任務,旅行者2號擔負起了它的未盡工作。上述照片是旅行者2號拍攝的,時間是1986年,從中可以看到天王星寧靜的藍色。旅行者2號是迄今唯一造訪過天王星和海王星的人類探測器。


旅行者2號還是人類迄今唯一造訪過海王星的人類探測器,時間是在1989年,這顆藍色的行星是太陽系中最遙遠的大行星

按現在的標準來看,「旅行者1號」的電子系統只能算古董級別。它的主計算機採用Intel 4004處理器,運行頻率0.108MHz,主內存只有68KB,同時還攜帶著磁帶錄音機等「上個世紀」的設備,現在隨便一臺智慧型手機的處理能力就超過「旅行者1號」數萬倍,但正是靠著這些簡單的電子元件,「旅行者1號」默默工作了將近40年,飛躍了整個太陽系,傳回無數珍貴資料。

太陽系的盡頭

在過去的36年裡,旅行者1號在自己和太陽之間拉出了一道111億英裡的距離,它在太空中移動的速度能達到11英裡每秒。這是一個如此遙遠的距離,從旅行者一號向地球發送信息,地球控制中心需要17個小時後才能收到無線電的回音。

2005年5月,NASA宣布「旅行者1號」已經在2004年12月越過「星際介質」,進入日鞘。日鞘是太陽系外面的邊界,分布在太陽風創造出的氣泡邊緣。

通過使用旅行者1號上的低能帶電粒子儀(low-energy charged particle instrument),科學家們能夠測算出太陽風是如何「輕拂」過旅行者1號的表面的,以及它的方向變化。太陽風的壓力和從星際介質進入的高能電子的壓力能量相抵消的地方,被稱作太陽風層頂(或者「日鞘」)。簡單來說,你可以將日鞘認為是太陽系的盡頭,和星際空間開始的地方。

駛向深空

2013年9月13日凌晨,NASA宣布,旅行者1號終於擺脫了太陽系引力的束縛,飛向了更加廣漠的星際空間。NASA驗證的方式是藉助上文中所說的低能帶電粒子儀。2012年8月25日,這艘質量為0.77噸的探測器遭受到的宇宙射線水平出現了明顯增加,高能粒子的探測結果說明它跨越了一個「明確的邊界」,就此,NASA科學家得出結論:旅行者一號已在去年飛出了太陽系。


(看視頻點這裡)

據NASA介紹,「旅行者1號」除了科學勘探任務,還是人類文明的「傳遞大使」。飛船上攜帶了一張銅質磁碟唱片,12英寸厚,鍍金表面,內藏留聲機針、115幅圖像,以及多種大自然的聲音,包括滑浪、風、雷以及包括鳥鳴及鯨魚的歌聲在內的動物叫聲等。

同時,上邊有55種人類語言錄製的問候語和各類音樂,旨在向「外星人」表達人類的問候。55種人類語言中包括了古代美索不達米亞阿卡得語等非常冷僻的語言,以及四種中國的方言(國語、粵語、閩南語、吳語)。問候語為:「行星地球的孩子(向你們)問好」。

唱片中還包括90分鐘的聲樂集錦,主要包括地球自然界的各種聲音以及27首世界名曲,其中有中國古琴曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。NASA希望它們能向可能的外星生命傳遞人類的問候。

時任美國總統卡特也在「旅行者1號」裡留下了一段寄語,內容是:「這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代,進入你們的時代。」

茫茫宇宙中,36年孤身一人的飛行,1977年發射的「旅行者1號」即將開始新的徵程。

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  • 旅行者1號或飛抵太陽系盡頭—新聞—科學網
  • 飛行43年,距離地球223億公裡,旅行者1號的最終命運是什麼?
    旅行者1號目前的情況旅行者1號於1977年9月2日發射升空,是美國宇航局專門研究外部太陽系的旅行者計劃的一部分。截至2020年8月28日,旅行者1號已經在太空中飛行了42年零11個月22天,距離地球223億公裡,是迄今為止距離地球最為遙遠的人造物體。到目前為止,旅行者1號仍然通過美國宇航局的深空網絡與地球保持聯繫。
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  • 旅行者1號已經飛出了太陽系,人類是如何與它保持聯繫的?
    關於旅行者1號旅行者1號是美國宇航局於1977年發射的外太陽系探測器,目前已經朝著深空連續飛行了43年。旅行者1號還有一個兄弟叫做旅行者2號,也是在1977年升空的。旅行者1號利用引力彈弓效應成功加速至第三宇宙速度(16.3千米每秒),比旅行者2號快10%,成為人類歷史上飛行速度最快的探測器之一,。
  • 旅行者1號在40多年裡,已飛行200億公裡,為何沒有撞上小行星?
    阿波羅登月於是,美國在70年代相繼發射多顆深空探測器,在這些探測器中,最著名的一顆探測器就是1977年9月5日發射的「旅行者1號」探測器,如今距離旅行者1號探測器發射已經過去43年時間,而旅行者1號也在宇宙中孤獨的飛行了43年,在長達43年的飛行時間裡面旅行者1號飛行距離已經超過200億公裡,成為人類有史以來飛行距離最遠的深空探測器
  • 太陽系是扁平的,旅行者1號垂直向上飛,不是很快可以飛出去嗎?
    旅行者1號是人類向太空發射的一個深空探測器,誰也沒有想到這個不起眼的探測器成為人類最偉大的人造飛行器之一,因為它創造人類歷史上多個第一:第一個飛出太陽系的探測器;飛行距離最遠的探測器(目前距離地球220億公裡);飛行速度最快的人造飛行器(速度為17.8公裡每秒);第一個同時造訪了木星
  • 美國輝煌的深空探測
    在深空探測領域,美國航空航天局同樣取得了空前偉大的成就,尤其是對外太陽系的探測,將所有其它國家遠遠地拋在身後。最近的一個裡程碑是,1977年發射的旅行者1號探測器已於今年8月底飛出太陽系,成為人類首個進入星際空間的太空飛行器。
  • 深空探測器飛行過程中都在幹什麼?
    然而,宇宙是極其空曠的,一個深空探測器的任務即便歷時數年也僅能探測極其有限的天體,大部分時間飛行在茫茫深空中。 以1977年出發的旅行者一號和二號為例,它們已經在太空中飛行並持續工作了44年,旅程超過200億千米,最終會離開太陽系。
  • 遠在216億公裡外的旅行者1號如何把信號傳回地球?
    於1977年離開地球的旅行者1號至今還是距離地球最遠的人造物體,它現在遠在216億公裡之外,相當於地球和太陽距離的144倍。雖然旅行者1號無法利用太陽能供電,但其攜帶的核發電機一直工作至今,所以這個探測器還有電力與地球保持通信。
  • 旅行者1號莫名減速,被誰阻礙了?太陽系或存在神秘保護罩!
    旅行者1號莫名減速,被誰阻礙了?太陽系或存在神秘保護罩!古時候的人類都習慣性的仰望星空,由於科技水平的限制,他們對星空的一切事物只能浮想聯翩,站在地表上遠遠觀看著。如今就不一樣了,人類科技力量愈加強大,早已具備進入太空的能力,開啟太空的新徵程,為了探索太空的深處,發射的探測器不在少數。在眾多的探測器中,旅行者1號聞名於世,它與其他探測期間有著明顯的區分,它的主要任務是飛出太陽系。從它發射到現在,旅行者1號為人類傳回太多珍貴的數據和照片,令科學家驚嘆不已。
  • 雙胞胎旅行者1號和2號
    雖然說是雙胞胎,可是旅行者2號1977年8月20日發射,旅行者1號16天之後才發射。它的主要任務在1979年經過木星系統、1980年經過土星系統之後,結束於1980年11月20日。它也是第一個提供了木星、土星以及其衛星詳細照片的探測器。2012年8月25日,「旅行者1號」成為第一個穿越太陽圈並進入星際介質的宇宙飛船。旅行者1號的無線電通信系統被設計用來達到和超越太陽系的極限。
  • 42年前發射的美國旅行者1號飛行器到底有多厲害?
    所以對旅行者一號不必擔心,若真有這樣的突發事情也只有聽之任之,這種極低概率事件會否碰到只有自祈多福,無法規避。旅行者一號的厲害之處太多,下面只從其無數奇聞軼事中擷取幾件說說。概括起來就是後發先行、精準操控、回眸一顧、走向深空、忠誠信使。連結:離地球212億公裡,飛行40多年仍在發送數據--旅行者1號探測器
  • 經過30年來最長的一次無線電沉默,NASA聯繫上了旅行者2號
    展示旅行者1號和旅行者2號探測器位置的藝術家概念圖,現在它們都在日球層之外,也就是受太陽影響的區域。圖片來自NASA/JPL-加州理工學院。2020年10月29日,美國宇航局與1977年從地球發射的旅行者2號宇宙飛船重新建立了聯繫。飛船現在距離地球超過116億英裡(188億公裡)。它超越了日球層頂,也就是太陽的影響結束和星際介質開始的邊界區域。
  • 旅行者1號已經飛了222億公裡,它為什麼不會撞上太空中的小行星?
    飛出太陽系比登月難很多在70年代,人類相繼發射了4個深空探測器,其中最著名的探測器當屬旅行者1號、旅行者2號兩個探測器,為什麼說這兩個探測器最出名呢?因為旅行者1號是迄今為止飛得最遠、飛得最快的深空探測器,而旅行者2號是人類唯一一個造訪了木星、土星、天王星、海王星的探測器,也是人類唯一一次近距離探測天王星和海王星的功臣。
  • 美國旅行者號靠什麼給地球傳回照片?
    美國旅行者號已經飛離地球15億公裡,快要飛出太陽系,靠什麼給地球傳回照片? 旅行者1號與其姊妹船旅行者2號攜帶的鈽電池(核動力電池)將持續到2025年左右。當電池耗盡之後,他們就再也無法向地球回傳數據!
  • 專家:「旅行者1號飛出太陽系」是翻譯錯誤?
    據中國之聲《新聞縱橫》報導,昨天一大早,很多媒體發布了一條「重要消息」——「旅行者1號飛出太陽系」。旅行者1號是美國國家航空航天局的一艘無人外太陽系空間探測器,於1977月9月5日發射。  這個報導說,美國宇航局NASA昨天剛剛確認,「旅行者1號」探測器已經離開太陽系,到達太陽系外各恆星之間空曠的恆星際空間,並且已經超過一年時間,成為第一個離開太陽系的人造探測器。但是,對此也有天文學家不屑一顧,認為現在就說它已經飛出太陽系純屬天方夜譚。  有去無回是「旅行者號探測器」的宿命。
  • 美國旅行者號已經飛離地球15億公裡,快要飛出太陽系,靠什麼給地球傳回照片?
    旅行者號每個旅行者都配備了慢速掃描彩色電視來拍攝行星上的實時電視圖像,都攜帶了一套廣泛的儀器來記錄關於行星的磁、大氣、月球和其他數據。電力由安裝在吊臂末端的三臺氧化鈽放射性同位素熱電發電機(RTGS)提供。